Computational Systems Biology (CDL3)

Leiter des CDL 3: Prof. Dr. Jan Baumbach, Prof. Dr. Kay Grünewald

Die Systembiologie befasst sich mit dem Verständnis und der Modellierung von biologischen Prozessen auf der molekularen bis zellulären Ebene. Durch das Center for Structural Systems Biology (CSSB) auf dem Campus Bahrenfeld liegen die Forschungsschwerpunkte im Bereich der strukturellen Systembiologie mit Anwendungsfokus Infektionsforschung. In Hamburg ergeben sich durch die verfügbaren, hochmodernen bildgebenden Verfahren Kryo-Elektronenmikroskopie (KryoEM) und Röntgenkristallographie (X-Ray) international herausragende Möglichkeiten. Ziel ist die inhaltliche Ausrichtung von CDL3 auf die Entwicklung von Methoden und Software für die System- und Infektionsbiologie. Der im vergangenen Jahr eingeworbene Leibniz-WissenschaftsCampus InterACt (InterACt) stellt eine weitere Klammer um die Themen Systembiologie, Strukturbiologie und Infektionsforschung dar. Der computergestützten Systembiologie kommt hier in der nahen Zukunft eine Schlüsselrolle zu. Nur durch die integrative Modellierung auf der Basis der sehr heterogenen, komplementären experimentellen Datenquellen von den bildgebenden Verfahren (KryoEM, X-Ray über PETRA III oder XFEL, schnelle Super-Resolution-Mikroskopie) über Massenspektrometrie, Protein-Protein- und Protein-Genom-Interaktionsstudien, bis zu Sequenzdaten aus NGS-Experimenten ist ein tieferes Verständnis molekularer Prozesse auf Zellebene möglich. Gleichzeitig wachsen die für die Forschung verfügbaren Datenmengen rasant, so dass sehr gute Data Engineering Konzepte ge-fragt sind, um diese Daten für spezifische Fragestellungen zu erschließen. Es ergeben sich somit vielfältige Herausforderungen im Data-Science-Umfeld, die nur durch maßgeschneiderte Software-Lösungen adressiert werden können. Computergestützte Systembiologie ist ein Teil der Bioinformatik mit starken Bezügen zum Molecular Modeling, der Strukturbioinformatik aber auch zu vielfältigen Informatikbereichen wie Optimierung, Bildverarbeitung, Data Engineering, und Machine Learning. Insofern profitiert die Sys-tembiologie substanziell von der CDCS-Struktur und der geplanten Informatik-Core-Unit. Darüber hinaus gibt es eine deutliche thematische Vernetzung mit den Photonen-Wissenschaften, die durch eine enge Kooperation mit dem CDL Computational Photon Science und der Graduiertenschule DASHH gestärkt werden soll.

Beteiligte Arbeitsgruppen

Prof. Dr. Jan Baumbach, Universität Hamburg, Fachbereich Informatik, Computational Systems Biology

Prof. Dr. Kay Grünewald, Universität Hamburg, Fachbereich Chemie & LIV, CSSB Centre for Structural Systems Biology

Prof. Dr. Arwen Pearson, Universität Hamburg, Fachbereich Physik, The Hamburg Centre for Ultrafast Imaging

Prof. Dr. Matthias Rarey, Universität Hamburg, Fachbereich Informatik, ZBH - Zentrum für Bioinformatik

Prof. Dr. Maya Topf, LIV, UKE & CSSB Centre for Structural Systems Biology

Assoziierte Arbeitsgruppen

Dr. Jan Kosinski, EMBL, CSSB Centre for Structural Systems Biology,

Prof. Dr. Stefan Kurtz, Universität Hamburg, Fachbereich Biologie, ZBH - Zentrum für Bioinformatik

Dr. Charlotte Uetrecht, CSSB Centre for Structural Systems Biology